粉体学历史及意义

1、材料科学与工程学院材料科学与工程学院粉体成形技术粉体成形技术李生娟李生娟Tel:55271708 Email:绪论绪论 国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）认定：认定： 社会经济产品分四类：社会经济产品分四类： 硬件产品（硬件产品（Hardware） 软件产品（软件产品（Software） 流程性材料产品（流程性材料产品（Processed material） 服务产品（服务产品（Service） 材料成形与控制工程专业材料成形与控制工程专业 流程性材料产品的先进制造技术的人才培养流程性材料产品的先进制造技术的人才培养 理论基础：材料学、化学、物理学、机械学、固体力学、理论基础：材料学、化学、物理学、机械学、固体力学、 流体力学、热力学、电工电子学和信息技术科学流体力学、热力学、电工电子学和信息技术科学 等等以流体（气、液、粉粒体等）以流体（气、液、粉粒体等） 形态为主的材料形态为主的材料绪绪 论论材料科学与工程学院“粉体工程粉体工程”是一门跨学科、跨技术的综合是一门跨学科、跨技术的综合 性技术学科性技术学科, ,与基础学科、工程应用广泛联与基础学科、工程应用广泛联 系。系。 涉及

2、涉及粉体制备粉体制备、粉体材料的性能及表征、粉体材料的性能及表征 涉及涉及工程设备及基本工艺工程设备及基本工艺 颗粒粉碎、混合、分离、筛分、过滤、颗粒粉碎、混合、分离、筛分、过滤、成形、成形、烧结、烧结、 固体粉体干燥等固体粉体干燥等； 计量投料、卸料、散料输送、仓储设备、真空装置、计量投料、卸料、散料输送、仓储设备、真空装置、 管道技术、回收设备、包装和填充、称重设备管道技术、回收设备、包装和填充、称重设备、成形设、成形设 备备等等 粉体是什么 粉体与颗粒的关系绪绪 论论材料科学与工程学院绪绪 论论绪绪 论论材料科学与工程学院颗粒颗粒粉粉 体体绪绪论论材料科学与工程学院Fine particle Fine particle 颗粒颗粒从个体颗粒出发，称为颗粒学从个体颗粒出发，称为颗粒学Powder Powder 粉体粉体从集合粉体出发，称为粉体工程学从集合粉体出发，称为粉体工程学绪绪 论论材料科学与工程学院粉体工程所涉及的行业粉体工程所涉及的行业行 业行 业 用用 途途 农业农业 粮食加工、化肥、粉剂农药、饲料、人工降雨催凝剂粮食加工、化肥、粉剂农药、饲料、人工降雨催凝剂 矿业矿业 金

3、属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用 冶金冶金 粉末冶金、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产粉末冶金、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产 橡胶橡胶 固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用 塑料塑料 塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂 造纸造纸 造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料 印刷印刷 油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印碳粉油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印碳粉 药物药物 粉剂、注射剂、中药精细化、定向药物载体、喷雾施药粉剂、注射剂、中药精细化、定向药物载体、喷雾施药 绪绪 论论材料科学与工程学院行业行业 用用 途途 化工化工 涂料、油漆、催化剂、原料处理涂料、油漆、催化剂、原料处理 食品食品 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂 颜料颜料 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列偶氮颜料、氧化铁

4、系列颜料、氧化铬系列 能源能源 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆 电子电子 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉 建材建材 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 精细陶瓷精细陶瓷 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性 环保环保 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、粉状污水处理剂脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、粉状污水处理剂 机械机械 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂 材料科学与工程学院一、粉体学科研究历史一、粉体学科研究历史绪绪 论论1 1) ) 新石器时代：第一种人造材料陶瓷问世新石器时代：第一种人造材料陶瓷问世。 2 2) ) 明代：宋应星明代：宋应星天工开物天工开物介绍了原始的粉体工艺加工过程介绍了原始的粉体工艺加工过程。 3 3) ) 国外从国外从2020世纪世纪3030年代开始年代开始“颗粒学颗粒学”的研究的研究 （专著的出版专著的出版和和学科的建

5、设学科的建设） 4 4）2020世纪世纪8080年代以来年代以来，微米微米、超细颗粒的制备与应用成为热门超细颗粒的制备与应用成为热门 研究课题研究课题。 5 5）2020世纪世纪9090年代以来年代以来，纳米材料的制备与应用赋予了颗粒学新纳米材料的制备与应用赋予了颗粒学新 的生命的生命，纳米科学纳米科学和技术已成为全世界材料和技术已成为全世界材料、物理物理、化学化学、生生 物物、力学等多学科的研究热点及前沿之一力学等多学科的研究热点及前沿之一。颗粒学成为了一门颗粒学成为了一门 多学科交叉的尖端学科多学科交叉的尖端学科。材料科学与工程学院粉体专业专著的出版粉体专业专著的出版a)a) 19431943年年，美国学者美国学者J J. .M M. .DallavalleDallavalle 出版了世界出版了世界 上第一部颗粒学专著上第一部颗粒学专著MicromeriticsMicromeritics（微晶粒学微晶粒学， 粉末工艺学粉末工艺学） b)b) 19601960年年，德国学者德国学者I I. .R R. .MeldauMeldau编写了编写了HandbuchHandbuch derde

6、r StaubtechnikStaubtechnik c)c)19661966 年年 ， DallavalleDallavalle 的 学 生的 学 生 OrrOrr 又 出 版 了又 出 版 了 ParticulateParticulate TechnologyTechnology d)d) 19791979年年，日本学者久保日本学者久保、中川中川、早川合编了早川合编了粉粉 体体- -理论与应用理论与应用 e)e) 19811981年年，日本的三轮茂雄编著了日本的三轮茂雄编著了粉体工学通论粉体工学通论绪绪 论论材料科学与工程学院学学 科科 建建 设设a)a) 2020世纪世纪5050年代年代，RumpfRumpf教授在德国卡尔斯鲁厄教授在德国卡尔斯鲁厄 （KarlsruheKarlsruhe）大学化工机械系开展粉体工程的大学化工机械系开展粉体工程的 教学活动教学活动 b)b) 2020世纪世纪6060年代年代，WilliamsWilliams博士在英国布拉德福德博士在英国布拉德福德 （BradfordBradford）大学化工系建立粉体技术研究生院大学化工系建立粉体技术研究生院 （G

7、raduateGraduate SchoolSchool ofof PostPost- -graduategraduate StudiesStudies inin PowderPowder TechnologyTechnology）：本科：本科、研究生研究生、企业企业 技术人员培训；并创刊技术人员培训；并创刊粉体技术粉体技术（PowderPowder TechnologyTechnology）杂志杂志绪绪 论论材料科学与工程学院学学 科科 建建 设设c c）2020世纪世纪7070年代年代2020多个跨国公司集资成立多个跨国公司集资成立“国际细国际细 粉 学 会粉 学 会 ” （ InternationalInternationalFineFineParticleParticle ResearchResearch InstituteInstitute） d d） 世纪年代中科院过程工程研究所郭慕世纪年代中科院过程工程研究所郭慕 孙院士建议下成立了孙院士建议下成立了“中国颗粒学会中国颗粒学会” e e） 世纪年代起，美国化学工程师学会每世纪年代起，美国化学工程师学会每 四年举办一次四年举

8、办一次“颗粒技术论坛颗粒技术论坛”材料科学与工程学院学科学科特征参数特征参数特征尺寸特征尺寸电子学电子学电子波波长；电子波波长； 平均自由程；平均自由程； 隧道效应隧道效应1010100100nmnm； 1 1100100nmnm； 1 11010nmnm磁学磁学磁畴壁磁畴壁10100nm光学光学量子阱量子阱1100nm超导超导迈斯纳穿透深度；迈斯纳穿透深度； 库柏电子对长度库柏电子对长度1100nm； 0.110nm力学力学位错作用区域；位错作用区域； 晶界晶界11000nm； 110nm免疫学免疫学分子识别分子识别110nm绪绪 论论材料科学与工程学院尘埃粒子尘埃粒子绪绪 论论材料科学与工程学院牙齿绪绪 论论材料科学与工程学院19901990年，年，IBMIBM公司的科学家在金公司的科学家在金 属镍表面用属镍表面用3535个惰性气体氙原子个惰性气体氙原子 组成“组成“IBM”IBM”三个英文字母。三个英文字母。中国科学院化学所的科技中国科学院化学所的科技 人员利用纳米加工技术在人员利用纳米加工技术在 石墨表面通过搬迁碳原子石墨表面通过搬迁碳原子 而绘制出的世界上最小的而绘制出的世界

9、上最小的 中国地图中国地图绪绪 论论材料科学与工程学院二、粉体工程研究的内容二、粉体工程研究的内容 大气中的尘埃、有机粒子大气中的尘埃、有机粒子环境污染控制领域；环境污染控制领域； 几乎所有的工业部门都设计到粉体的处理加工过程几乎所有的工业部门都设计到粉体的处理加工过程跨学科、跨行业：材料、冶金、化学工程、矿业、机械、跨学科、跨行业：材料、冶金、化学工程、矿业、机械、 建筑、食品、医药、能源、电子工程等众多领域。建筑、食品、医药、能源、电子工程等众多领域。 工艺过程工艺过程粉体的储存、输运、混合、分离、制粉、造粒、粉体的储存、输运、混合、分离、制粉、造粒、 流态化等单元操作流态化等单元操作,粉体的成形技术及设备。粉体的成形技术及设备。 2020世纪世纪5050年代初期，粉体工程首先由战后的日本提出。因多个年代初期，粉体工程首先由战后的日本提出。因多个 工业部门、多种行业中出现粉体加工处理工艺，在行业学科缺工业部门、多种行业中出现粉体加工处理工艺，在行业学科缺 乏交流之时，人们对粉体技术问题的认识有隔膜，随着知识的乏交流之时，人们对粉体技术问题的认识有隔膜，随着知识的 积累和相互融通，尤其是综合学科、边缘学科的发展，对粉体积累和相互融通，尤其是综合学科、边缘学科的发展，对粉体 的认识得到了升华：的认识得到了升华： 粉体粉体物质的一种特殊形式物质的一种特殊形式新的学科：粉体工程学。新的学科：粉体工程学。绪绪 论论材料科学与工程学院三、粉体工程研究的目的三、粉体工程研究的目的1 1) ) 提高提高产品产品的质量与控制水平的质量与控制水平 粉体颗粒的大小及粒度分布对产品质量的影响很大粉体颗粒的大小及粒度分布对产品质量的影响很大。 例如：例如： s s 传统材料中的水泥传统材料中的水泥，粗细颗粒的比例粗细颗粒的比例、形

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